[发明专利]一种基于路径分离的四面体网格虚拟切割方法

摘要

一种计算机科学技术领域的一种基于路径分离的四面体网格虚拟切割方法,包括(1)读取四面体网格的数据，得到四面体网格的表面三角面片集合;(2)启动碰撞检测的线程与显示表面三角面片集合到屏幕的线程;(3)在发生碰撞检测后，就开始启动刀具的轨迹离散化，并进行特征点处理，同时启动最优路径的选择；(4)分离最优路径上最先两个点所共享的四面体；（5）删除步骤(4)中两个点；本发明在切割的过程中，对每一个碰撞的面片，都利用评价函数进行评价，选择最优的点成为切割轨迹的路径，然后进行四面体分离，由于在切割过程中只有拓扑分离，并不会出现病态四面体，从而提高了有限元计算的稳定性，四面体的数量不会增加，从而保持了计算速度。

主权项

一种基于路径分离的四面体网格虚拟切割方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)读取四面体网格的数据，得到四面体网格的表面三角面片集合；(2)启动碰撞检测的线程与显示表面三角面片集合到屏幕的线程；(3)在发生碰撞检测后，就开始启动虚拟刀具的轨迹离散化，并进行特征点处理，同时启动最优路径的选择；(4)最优路径集合内出现两个点以上，则将最先进入集合的两点的两个四面体网格拓扑分离，同时分别移动一部分距离，使二者有一定的间隙；(5)删除最优路径集合目前所有点中最初加入的那个点；所述的步骤(2)启动碰撞检测的线程，是指启动一个线程，在用户停止程序之前，始终在运行切割程序，切割程序一直在检测手术刀的表面网格是否与被切割的四面体网格有碰撞；所述的步骤(2)启动显示表面三角面片集合到屏幕的线程，是指启动一个线程，线程内部一直在重复运行着显示所有表面网格的程序，直到用户停止程序之前，一直都在显示着三角面片集合；所述的步骤(3)启动虚拟刀具的轨迹离散化，并进行特征点处理，是指在发现手术刀与被切割的物体的表面网格发生碰撞的期间，重复的获取当前的手术刀刀尖的空间位置，并全部按照时间顺序保存到一个集合K中，同时对K中的点第一个直接存储有效特征点集合L中，对于集合K中的某个点，如果K后面依旧还有点，则使用评价函数进行评价，否则等待集合K中有新点加入，再进行评价函数进行评价，如果评价结果达到评价指标2.26，则保留将该点加入到集合K中，否则放弃该点，继续找集合K后面的点进行评价，该过程是动态的，即在集合K加点的同时，集合L也在同时增加点，评价函数为：P(s1,s2)=e(β(s1,s2)/2)×(l(s1)/2)]]>这里，s1指的是当前评价点与K集合最后一个点组成的向量，s2指的是当前评价点与K集合最后一个点组成的向量，β(s1,s2)指的是向量s1与向量s2之间的弧度，l(s1)指的是s1的长度与三角面片的平均长度之间的比值。